equilibre acido-basique alain leon réanimation polyvalente d.a.r
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Equilibre Acido-Basique
Alain Leon
Réanimation Polyvalente
D.A.R
Equilibre Acido-Basique
PHYSIOLOGIE
AL2003
Benjamin Franklin
(1706-1790)
« Quand un atome d’hydrogène perd
un électron il devient H+ »
AL2003
Sorensen, 1909
pH « Une diminution du pH signifie
une augmentation de l’acidité »
AL2003
Le Base Excess, composante métabolique des anomalies acido-basiques
1916 pH Standard Hasselbalch
1957 Bicarbonate Standard
Jorgensen et Astrup
1958 Base Excess Astrup et Siggaard-Andersen
1960 Standard Base Excess
Siggaard-Andersen
AL2003
1908 : Equation d’Henderson
[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x [ CO2 ] x [ H2O ]
[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
AL2003
1916 : Equation
d’Henderson - Hasselbalch
pH = pK + log ([ HCO3- ] / dCO2)
AL2003
L’Acide Carbonique
[ H+ ] x [ HCO3- ] = k1 x H2CO3 = k2 [ CO2 ] x [ H2O ]
[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
Equation modifiée d’Henderson, loi d’Action de Masse
AL2003
Acidémie : « plus acide que la
normale »
pH < 7,2 = Acidémie
AL2003
Acidose et Alcalose
• Une acidose tend à donner un pH plus acide que normal sans qu’il y ait une dominante. Un patient a souvent associé une acidose métabolique et une alcalose respiratoire, l’un domine, l’autre compense
• Une alcalose tend à donner un pH plus alcalin que normal sans qu’il y ait une dominante.
AL2003
Acidose Respiratoire
Acide Respiratoire =
PCO2 élevée
AL2003
Acidose Respiratoire
[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
40 x 24 = 24 x 40Hémoglobine
Rein
AL2003
Acidose Respiratoiredécompensée
[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
55 x 26 = 24 x 60Hémoglobine
Rein
AL2003
Acidose Respiratoirecompensée
[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
43 x 34 = 24 x 60Hémoglobine
Rein
AL2003
Acidose Métabolique
pH trop acide pour la PCO2
AL2003
Acidose Métabolique
[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
40 x 24 = 24 x 40
Ventilation
AL2003
Acidose Métaboliquedécompensée
[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
60 x 16 = 24 x 40
Ventilation
AL2003
Acidose Métaboliquecompensée
[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
48 x 15 = 24 x 30
Ventilation
AL2003
Les Bicarbonates
• Non mesuré• Calculé à partir de PaCO2
et du pH
AL2003
pH Standard
pH à PCO2 = 40 mmHg et 37°C sous oxygèneHasselbalch
Bicarbonates Standard, idemJorgensen et Astrup
AL2003
Base Excess, meq/L
Quantité d’acide ou de base nécessaire pour ramener le pH à
une valeur normale
AL2003
Les Bicarbonates
• Taux de bicarbonates modifié par acidose respiratoire ou métabolique
• Toute modification isolée du taux de bicarbonates traduit une anomalie métabolique
AL2003
Cellule et Membrane Cellulaire
• La membrane cellulaire est imperméable aux substances polarisées ou ionisées
• La membrane cellulaire est perméable à l’eau, aux substances liposolubles et aux gaz
• La composition du milieu intra-cellulaire varie en fonction du pH et avant tout la concentration des substances ionisées
• Le pH intra-cellulaire est de 6,8 à 7 à 37°C
• Le traitement consiste avant tout à traiter le milieu extra-cellulaire
AL2003
Le Volume Extra-Cellulaire
« L’eau du bain »
pH 7,4[H+] 40 mmol/L
pH 7,0[H+] 100 mmol/L
LEC (20%) LIC (80%)
- 60 mv
AL2003
Les Volumes à Traiter
« Le Grand Bain »
• Supérieur au volume extra-cellulaire• Environ 30% de l’eau totale (21 litres)
approximation utile en urgence• L’équilibration est un phénomène dynamique
AL2003
Le Volume Intra-Cellulaire
« Alcalin »
• Le pH intra-cellulaire est approximativement de 6,8 à la température corporelle
• 7,0 correspond plutôt à la réalité• Le taux de bicarbonates intra-cellulaire est
environ de 10,2 mMol/L
AL2003
Production d’Acide et Compensation
« Notre feu produit du CO2 »
• Poumons, Reins et Foie sont les régulateurs de l’équilibre acide-base
• Les déséquilibres viennent de l’inadéquation entre production d’acide et capacité de régulation
• Une régulation partielle aboutit à une compensation partielle
AL2003
Alcalose de Contraction
pH 7,4(>> 6,8 neutre)
AL2003
Alcalose de Contraction
pH 7,6(>> 6,8 neutre)
AL2003
Acidose de Dilution
pH 7,4(>> 6,8 neutre)
AL2003
Acidose de Dilution
pH 7,2(>> 6,8 neutre)
Equilibre Acido-Basique
LA PRODUCTION D’ACIDE
H+ H+
H+ H+
H+
H+ H+
H+ H+
H+ H+
H+
H+
H+
H+ H+
AL2003
LA PRODUCTION D’ACIDE
pH Normal Intra-Cellulaire
7.0 (H+, 100 nMol/L)
Artèriole 7,40
(H+ 40 nMol/L)
Veinule 7,36
(H+ 44 nMol/L)Débit
AL2003
L’Elimination d’Acide
Substrats
O2
Acidose Respiratoire
0,2 x 60 x 24 = 288 L de CO2 soit 12 moles / jour
Acidose Métabolique
0,1 moles / jour
(A. lactique, pyruvique et acido-cétosiques)
Métabolisme
AL2003
L’Elimination d’Acide
CO2
200 ml/min
8 mMoles/min
12 Moles/jour
Acides Métaboliques
70 µMoles/min
0,1 Mole/jour
(A. lactique, pyruvique et acido-cétosiques)
Métabolisme
AL2003
La Compensation
Respiratoire :1. Est rapide et partielle pour l’acidose métabolique
2. Est rapide et partielle l’alcalose métabolique
Sauf en cas de dépression de la ventilation ou de pathologie pulmonaire
Métabolique :1. Est lente
2. Reflète la compensation d’une pathologie respiratoire chronique
3. Peut refléter une perturbation métabolique isolée
pHComprendre le
AL2003
Définition du pH
Logarithme négatif de la concentration
en protons H+
AL2003
Evaluation du pH et de la charge Acide
7,4 40 nanoMoles/L
pH [H+]
AL2003
Evaluation du pH et de la charge Acide
7,3 50 nanoMoles/L
pH [H+]
AL2003
Evaluation du pH et de la charge Acide
7,1 80 nanoMoles/L
pH [H+]
AL2003
Evaluation du pH et de la charge Acide
7,5 32 nanoMoles/L
pH [H+]
AL2003
Evaluation du pH et de la charge Acide
7,7 20 nanoMoles/L
pH [H+]
AL2003
Evaluation du pH et de la charge Acide
6,8 160 nanoMoles/L
pH [H+]
AL2003
Evaluation du pH et de la Charge Acide
pH modifié de 0,1[H+] modifié de 1,25
pH modifié de 0,3[H+] modifié de 2
pH modifié de 1[H+] modifié de 10
pH modifié de 3[H+] modifié de 1000
AL2003
Equation d’Henderson modifiée
1. Equation d’Henderson simplifiée
[ H+ ] = k x [ CO2 ] x [ H2O ] / [ HCO3- ]
2. Logarithme négatif de [ H+ ]
pH = - log [ H+ ]
AL2003
Equation d’Henderson
pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
7,40 0 X40 24 24 X 40
AL2003
Démarche Diagnostique
1. Situation globale• Acide• Alcaline• Négligeable
2. Modification dominante• Respiratoire• Métabolique• Nulle
AL2003
Démarche Diagnostique
3. Composante respiratoire• Mineure• Modérée• Majeure
4. Composante métabolique• Mineure• Modérée• Majeure
AL2003
Démarche Diagnostique
3. Résultat typique d’une :• Insuffisance respiratoire aiguë• Insuffisance respiratoire chronique• Anomalies métaboliques• Aucune anomalie
AL2003
Equation d’Henderson
pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
7,35 0 X44 25 24 X 45
Acidose respiratoire modérée sans acidose métabolique caractéristique d’une insuffisance respiratoire aiguë
AL2003
Equation d’Henderson
pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
7,15 0 X69 28 24 X 80
Acidose respiratoire modérée sans acidose métabolique caractéristique d’une insuffisance respiratoire aiguë
AL2003
Equation d’Henderson
pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
7,09 0 X80 12 24 X 40
Acidose métabolique métabolique pure
AL2003
Equation d’Henderson
pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
6,97 0 X105 14 24 X 60
Acidose métabolique métabolique avec acidose respiratoire sévère
AL2003
Equation d’Henderson
pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
7,71 28 X19 50 24 X 40
Alcalose métabolique sévère sans compensation respiratoire
AL2003
Equation d’Henderson
pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
7,50 18 X32 42 24 X 55
Alcalose métabolique sévère avec acidose respiratoire modérée typique d’une compensation métabolique partielle
AL2003
Equation d’Henderson
pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2
7,52 0 X30 42 22 X 28
Alcalose métabolique modérée sans compensation respiratoireD’origine respiratoire
AL2003
Diagramme Acide BaseSchitlig- Severinghaus-Grogono : Acidose
Métabolique In-Vivo
7.2
7.0
7.47.620
0
-20AcidoseMétab.mEq/L
20 40 60 80 PCO2
mmHg
AL2003
Diagramme Acide Base
Siggaard-Andersen : Réponse du corps Entier
7.2
7.0
7.47.6
-20
0
20
BE mEq/L20 40 60 80 PCO2
mmHg
AL2003
Diagramme Acide BaseGrogono : Acidose Métabolique
7.2
7.0
7.47.6
-20
0
20AcidoseMétab.mEq/L
20 40 60 80 PCO2
mmHg
AL2003
Diagramme Acide BaseSchitlig- Severinghaus-Grogono : Acidose
Métabolique In-Vivo
7.2
7.0
7.47.620
0
-20AcidoseMétab.mEq/L
20 40 60 80 PCO2
mmHg
Aspects Cliniques
Equilibre Acido-Basique
AL2003
Anomalies Respiratoires
• L’insuffisance respiratoire aiguë produit de l’acide carbonique
• L’insuffisance cardio-respiratoire aiguë produit de l’acide carbonique et de l’acide lactique
AL2003
L’Acidose Respiratoire
• La PCO2 est le reflet de la balance entre la production de CO2 et son élimination
• Jusqu’à survenue d’une anomalie métabolique, la PCO2 est corrélée à la ventilation
AL2003
Ventilation Requise
PCO2 x VT x f = K
Ventilation = K / PCO2 cible
AL2003
Acidose Respiratoire
7.2
7.0
7.47.620
0
-20AcidoseMétab.mEq/L
20 40 60 80 PCO2
mmHg
VT = 4L/min70 x 4 = 280
AL2003
Acidose Respiratoire Aiguë
totalement corrigée
7.2
7.0
7.47.620
0
-20AcidoseMétab.mEq/L
20 40 60 80 PCO2
mmHg
VT = 7L/min280 / 40 = 7
AL2003
Acidose Respiratoire Chronique
Décompensée
7.2
7.0
7.47.620
0
-20AcidoseMétab.mEq/L
20 40 60 80 PCO2
mmHg
VT = 8L/min70 x 8 = 560
AL2003
Acidose Respiratoire Chronique Décompensée corrigée partiellement
7.2
7.0
7.47.620
0
-20AcidoseMétab.mEq/L
20 40 60 80 PCO2
mmHg
VT = 11,2 L/min560 / 50 = 11,2
AL2003
Anomalies Métaboliques
• Les anomalies du métabolisme produisent de l’acide carbonique
• L’insuffisance cardio-respiratoire aiguë ou l’ischémie produisent de l’acide lactique
AL2003
L’Acidose Métabolique
1. Le traitement de la cause est pratiquement la seule chose à envisager
2. Le niveau d’acidose métabolique est précisé au mieux par de Standard Base Excess, indépendant de la PCO2
AL2003
Acidose Métabolique Pure
7.2
7.0
7.47.620
0
-20AcidoseMétab.mEq/L
20 40 60 80 PCO2
mmHg
AL2003
Dose de Bicarbonates
Dose (mEq) = 0,3 x Wt (kg) x SBE (mEq/L)
378 0,3 70 18
AL2003
Acidose Métabolique Pure
compensation totale (attention !)
7.2
7.0
7.47.620
0
-20AcidoseMétab.mEq/L
20 40 60 80 PCO2
mmHg
AL2003
Dose de Bicarbonates
Dose (mEq) = 0,3 x Wt (kg) x SBE (mEq/L)
189 0,3 70 9
AL2003
Acidose Métabolique Pure
compensation partielle
7.2
7.0
7.47.620
0
-20AcidoseMétab.mEq/L
20 40 60 80 PCO2
mmHg
AL2003
Limiter l’apport de Bicarbonates ?
Volume Plasmatique
Espace de Traitement
AL2003
Limiter l’apport de Bicarbonates ?
3 litres
21 litres
AL2003
Limiter l’apport de Bicarbonates ?
HCO3-
H+
CO2
AL2003
Acidose Métabolique Pure
Apports de Bicarbonates
7.2
7.0
7.47.620
0
-20AcidoseMétab.mEq/L
20 40 60 80 PCO2
mmHg
AL2003
Bicarbonates et PCO2
100 mEq de Bicarbonates
=
2,24 litres de CO2
AL2003
Acidose Métabolique Pure
Apports de Bicarbonates et Réponse Ventilatoire
7.2
7.0
7.47.620
0
-20AcidoseMétab.mEq/L
20 40 60 80 PCO2
mmHg
AL2003
Milieu Intra-Cellulaire
Limiter l’apport de Bicarbonates ?
H+
HCO3-
AL2003
Milieu Intra-Cellulaire
Limiter l’apport de Bicarbonates ?
H+
HCO3-
AL2003
Limiter l’apport de Bicarbonates ?
1. Apports de sodium : hypernatrémie
2. Hypernatrémie : Hyperosmolalité
3. Alcalose métabolique résiduelle
AL2003
Alcalose Métabolique
1. Le traitement de la cause est souvent la seule étape à envisager
2. Elle est souvent résiduelle après l’administration de bicarbonates
3. L’alcalose de contraction est corrigé par la réhydratation orale ou I.V avec des cristalloïdes (Ringer’s lactate)
4. La correction d’une hypokaliémie est un préalable indispensable à l’utilisation d’autres thérapeutiques : HCl (hémolyse) et chlorure d’ammonium (insuffisance hépatique)
AL2003
Equilibre Acido-Basique : Zones
Diagnostiques
Acidose Respiratoire Aiguë
AL2003
Equilibre Acido-Basique : Zones
Diagnostiques
Acidose Respiratoire
Chronique
AL2003
Equilibre Acido-Basique :
Zones Diagnostiques
Alc
alos
e M
étab
oliq
ue
AL2003
Equilibre Acido-Basique :
Zones Diagnostiques
Alcalose Respiratoire Aiguë
AL2003
Equilibre Acido-Basique :
Zones Diagnostiques
Alcalose Respiratoire
Chronique
AL2003
Equilibre Acido-Basique :
Zones Diagnostiques Typiques
Acid
ose
Mét
abol
ique
Equilibre Acido-Basique
UNE VISION SIMPLIFIEE DES CHOSES
AL2003
Une Equation Simple
12 = 0,1 = 6
PCO2 pH Met Ac
mmHg pH mEq/L
AL2003
Un Changement de pH de 0,1 peut
être consécutif à :
• Une modification de la PCO2 d’origine respiratoire de 12 mmHg
• Une modification de la situation métabolique de 6 mE/L
• Ou une modification des deux
AL2003
Acidose Respiratoire Aiguë
52 = 7,3 = 6
PCO2 pH Met Ac
mmHg pH mEq/L
Dépressionaiguë SNC
AL2003
Alcalose Respiratoire Aiguë
28 = 7,5 = 6
PCO2 pH Met Ac
mmHg pH mEq/L
Ventilationartificielle
AL2003
Acidose Respiratoire Chronique
64 = 7,3 = 6
PCO2 pH Met Ac
mmHg pH mEq/L
BPCO avec IRC
AL2003
Alcalose Respiratoire Chronique
28 = 7,45 = 3
PCO2 pH Met Ac
mmHg pH mEq/L
Hypoxied’altitude
AL2003
Acidose Métabolique Compensée
28 = 7,3 = 12
PCO2 pH Met Ac
mmHg pH mEq/L
ISCHEMIE
AL2003
Alcalose Métabolique Compensée
52 = 7,5 = 12
PCO2 pH Met Ac
mmHg pH mEq/L
VomissementsAsp. Gastrique
AL2003
Acidoses Mixtes
64 = 7,1 = 6
PCO2 pH Met Ac
mmHg pH mEq/L
Dépression respiratoireet Ischémie
AL2003
Acidoses Mixtes
28 = 7,6 = 6
PCO2 pH Met Ac
mmHg pH mEq/L
Aspiration gastriqueet hyperventilation
AL2003
Trou Anionique
TA = [ Na+ ] + [ K+ ] - [ Cl- ] - [ HCO3- ]
15 140 5 105 25 mMol/L
AL2003
Equilibre Acido-Basique
et Température
pH 7,73
[ H+ ] 19
PCO2 13
Température : 15°C
AL2003
Equilibre Acido-Basique
et Température
pH 0,015 / °C
PCO2 4,5% / °C
AL2003
Equilibre Acido-Basique
et Température
pH 7,43
[ H+ ] 40
PCO2 40
Température : 37°C
AL2003
La Pression Atmosphérique
1034 cmH2O=
101,9 kPa
Approximation1000 cmH2O = 100 kPa
AL2003
Le Pascal
Un PASCAL (PCO2 en kilopascals, kPa)
=Un Newton / M2
=102 grammes de fluideSoit 0,102 mm d’eau
AL2003
Conversion mmHg - Pascals
Un kiloPascal (1000 pascals)=
10,2 cmH2O ou 7,75 mmHg
ApproximationPression en Pa = Valeur Pression en mmHg / 7,5
AL2003
Conversions
1 atmos. = 760 mmHg = 1000 cmH2O = 100 kPa
10 cmH2O = 7,6 mmHg = 1 kPa = 1% atmosphère
AL2003
CO2 artériel et CO2 exhalé
PA CO2 – PaCO2 = 5
AL2003
Equation des Gaz Alvéolaires
PaO2 + PaCO2 = 140 mmHgEn air ambiant
AL2003
Equation des Gaz Alvéolaires
PaO2 + PaCO2 / RQ = 150 mmHgEn air ambiant
AL2003
Implications Thérapeutiques
• Cerveau et organisme tolèrent sans conséquence une baisse de pH jusqu’à 6,2
• L’équilibre acido-basique est le témoin de la nature du trouble et non de la cause du trouble
• Les modifications du pH modifient le degré d’ionisation des protéines et de nombreux médicaments (réduction de l’efficacité des anesthésiques locaux en présence d’une acidose, potentialisation des morphinomimétiques et alcalose…)
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